Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR HEATING AND COOLING BUILDINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/165476
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to methods for autonomously heating and cooling buildings using low-potential sources. The method is carried out by recovering low-potential heat from the ground using a closed circulation system with a heat carrier. The same heat carrier is used for cooling a building during the summer, wherein heat is accumulated in the ground, which prevents the depletion of heat flow from the ground and eliminates the risk of the ground freezing. The low-potential heat carrier is circulated between an inner siding and an outer siding in a specially laid pipeline, or within a framework of a building to be heated; the framework is positioned between the inner siding and the outer siding, forming a non-removable formwork, and the outer siding is thermally insulated from the inner siding. The aim consists in avoiding an increase in the temperature potential of a low-temperature heat carrier, doing away with complex technical equipment and doing away with a volumetric radiator heating system. The aim also consists in preventing the depletion of heat flow from the ground and eliminating the risk of the ground freezing.

Inventors:
UGLOVSKY, Sergey Evgenievich (ul. Sirenevaya, 1BBorodin, Moskovskaya oblast 1, 141031, RU)
BELOBOZHNAJA, Tat'jana Petrovna (ul. Central'naya, 74lvashkov, Moskovskaya oblast 7, 143717, RU)
SHATALOV, Denis Dmitrievich (uI. 8 Marta, 4-42Baikonur, 468320, RU)
Application Number:
EA2014/000011
Publication Date:
November 05, 2015
Filing Date:
April 28, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
UGLOVSKY, Sergey Evgenievich (ul. Sirenevaya, 1BBorodin, Moskovskaya oblast 1, 141031, RU)
International Classes:
F24D15/00; F24J3/08
Domestic Patent References:
WO2009016664A12009-02-05
Foreign References:
RU70354U12008-01-20
JPS5687729A1981-07-16
RU2293823C22007-02-20
JP2014040989A2014-03-06
CN101566376A2009-10-28
US20120291988A12012-11-22
US20130061847A12013-03-14
JP2012172966A2012-09-10
Attorney, Agent or Firm:
UGLOVSKY, Sergey Evgenievich (ul. Sirenevaya, 1BBorodin, Moskovskaya oblast 1, 141031, RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ отопления зданий, заключающийся в получении тепла от низкопотенциального источника с использованием замкнутой циркуляционной системы с теплоносителем и в регулировании температуры теплоносителя производительностью одного или более циркуляционных насосов, в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха, отличающийся тем, что циркуляцию низкопотенциального теплоносителя осуществляют между внешней и внутренней обшивками в специально проложенном трубопроводе либо внутри каркаса отапливаемого здания, каркас размещают между внешней и внутренней обшивками, образующими несъемную опалубку, внешнюю обшивку теплоизолируют от внутренней, причем охлаждение в летний период осуществляют этим же теплоносителем.

Способ отопления по п.1 , отличающийся тем, что в качестве низкопотенциального источника используют теплоту грунта.

Способ отопления по п.1 , отличающийся тем, что в качестве низкопотенциального источника используют теплоту солнечного излучения, воспринимаемую солнечным коллектором и используемую для обогрева либо для аккумулирования теплоты в грунте.

Способ отопления по п.1 , отличающийся тем, что теплоноситель циркулирует в нескольких отдельных циркуляционных контурах с отдельным циркуляционным насосом для каждого контура.

Способ отопления по п.4, отличающийся тем, что каждый циркуляционный контур представляет собой петлю вдоль периметра здания.

Description:
СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ

ОПИСАНИЕ

Изобретение относится к способам автономного отопления и охлаждения зданий с использованием низкопотенциальных источников.

Из уровня техники известно панельное отопление, при котором тепло в отапливаемое помещение передаётся от отопительных панелей, которые обычно делают из бетона, заделывая в него нагревательные элементы в виде стальных труб, по которым циркулирует теплоноситель. Отопительные панели располагают в наружных стенах и в подоконном пространстве, т. к. это нейтрализует действие потоков ниспадающего холодного воздуха и повышает температуру внутренних поверхностей ограждающих конструкций. Нагревательные элементы вместе с теплоизоляционным слоем закладывают в наружную стеновую панель в процессе её изготовления. По сравнению с другими отопительными системами при панельном отоплении достигаются повышение санитарно-гигиенических качеств и улучшение интерьера помещения, а также снижение расхода металла и трудовых затрат на монтаж.

Первые системы отопления с нагревателями из труб, заделанных в бетон, были осуществлены в Саратове в 1905 русским инженером В. А. Яхимовичем. Через 10 лет их уже было более ста по всей России; однако дальнейшее развитие и совершенствование панельного отопления относится лишь к 1950-м гг. (Ливчак И. Ф., Системы отопления с бетонными отопительными панелями, М., 1956). В современном строительстве панельное отопление используется в зданиях, к которым предъявляют повышенные санитарно-гигиенические и эстетические требования (Шаповалов И. С, Проектирование панельно-лучистого отопления, М., 1966; Туркин В. П.. Отопление жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий. Челябинск, 1970).

Известен способ конструкции геотермального здания (патент США N° 4176788, 1979 г., МКИ F24D15/00) позволяющего свести к минимуму количество топлива, необходимого для обогрева в зимние месяцы. Конструкция здания позволяет максимально увеличить количество тепла, получаемого от грунта посредством подвала, имеющего сравнительно тонкий пол из теплопроводящего и неизолированного материала. При этом подвал расположен на глубине, значительно превышающей глубину промерзания грунта, над подвалом располагаются один или несколько этажей, в полу жилого этажа выполнены проходы для организации конвекционных потоков воздуха между подвалом и жилым этажом, стены имеют максимально допустимую изоляцию как на уровне подвала, так и жилого этажа, потолок первого этажа также предпочтительно теплоизолирован.

Недостатком способа является сложность влияния на температуру внутри здания, а также дополнительная строительная сложность здания и неудобства в процессе эксплуатации, связанные с расположением подвала на достаточной глубине, с обеспечением теплопроводности пола, с устройством проходов для воздуха.

Известно здание с воздушным отоплением (патент РФ Ns 2293823, МКИ F24D5/02, Е04В1/24) с быстровозводимым металлическим каркасом и воздушным отоплением в нем, причем опорные балки металлического каркаса выполнены коробчатой формы, панели перекрытий - полыми, система отопления здания выполнена воздушной с теплообменником с образованием воздуховода внутри стоек, соединительных элементов и опорных балок металлического каркаса, полостей панелей перекрытий и пространства между наружными и внутренними стеновыми панелями для циркуляции нагретой воздушной среды, отапливающей помещения через нагретые стены, пол и потолок.

Недостатком является необходимость в источнике высокопотенциального тепла с температурой, достаточной для нагрева посредством воздуха стен, пол и потолка.

Известен способ отопления зданий, заключающийся в получении тепла от высокопотенциального источника, установленного внутри здания, и низкопотенциального источника, отличающийся тем, что от низкопотенциального источника тепла, содержащего уложенный в грунт ниже глубины замерзания почвы земляной трубопровод, передают тепло теплоносителю в объемной радиаторной системе, для чего внутри п- слойной стены устанавливают т>1 объемных радиаторных систем с теплоносителем низкопотенциального источника тепла, место установки которых определяют при условии, что координаты осевой плоскости циркулирующего теплоносителя с температурой t T внутри объемной радиаторной системы определяют по графику распределения температур внутри η-слойной стены из условия, что п^З, a t T >tco, где t T - температура теплоносителя объемной радиаторной системы, to, - выбранная температура на графике распределения температур по осевой плоскости циркулирующего теплоносителя, причем t T регулируют производительностью циркуляционного насоса в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха (патент РФ N22301944, МКИ F24D 15, 2007).

Недостатком данного способа является необходимость использования msl объемных радиаторных систем.

Данный способ является наиболее близким к предлагаемому, а потому принят за прототип. Задачей является уход от повышения температурного потенциала низкотемпературного теплоносителя, отказ от сложного технического оборудования и объемной радиаторной системы отопления. Также, задачей является предотвращение истощения теплового потока от грунта и исключение опасности его промерзания. Поставленные задачи достигаются с помощью настоящего способа отопления и охлаждения зданий.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что высокотемпературный носитель не используется, также не используется повышение температуры низкопотенциального теплоносителя. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве источника низкопотенциального тепла может служить любой источник природного тепла, а также и техногенные источники. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что циркуляцию низкопотенциального теплоносителя осуществляют между внешней и внутренней обшивками в специально проложенном трубопроводе либо внутри каркаса отапливаемого здания, каркас размещают между внешней и внутренней обшивками, образующими несъемную опалубку, внешнюю обшивку теплоизолируют от внутренней. Также, отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что тот же теплоноситель используется для охлаждения в летний период, при этом происходит аккумулирование теплоты в грунте, что предотвращает истощение теплового потока от грунта и исключает опасность его промерзания.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг.1), где показана схема осуществления способа отопления и охлаждения здания.

На Фиг.1 показан вариант осуществления способа отопления и охлаждения здания. На схеме показаны: низкопотенциальный источник (1), передающий тепло теплоносителю, металлический каркас (2), внутри которого осуществляют циркуляцию теплоносителя, циркуляционный насос (3), которым регулируют температуру теплоносителя и осуществляют его циркуляцию. На Фиг.2 показаны элементы ограждающей конструкции здания: каркас (4), который располагают между внутренней обшивкой (5) и внешней обшивкой (6). На Фиг.З показан вариант способа, при котором теплоноситель циркулирует в нескольких отдельных циркуляционных контурах (7). На Фиг.4 показан вариант способа, при котором каждый циркуляционный контур (7) представляет собой петлю вдоль периметра здания.

Раскрытие и осуществление изобретения:

Способ осуществляют, производя отбор из грунта низкопотенциального тепла с использованием замкнутой циркуляционной системы с теплоносителем.

з Тот же теплоноситель используется для охлаждения здания в летний период, при этом происходит аккумулирование теплоты в грунте, что предотвращает истощение теплового потока от грунта и исключает опасность его промерзания. Температуру теплоносителя регулируют производительностью одного или более циркуляционных насосов в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха.

Отапливаемый объект представляет собой каркасное здание с отоплением внутри каркаса. Полости внутри каркаса, сообщающиеся между собой, обеспечивают равномерное прохождение теплоносителя и нагрев ограничивающих помещение плоскостей, включая стены, пол и потолок, создавая эффективную систему отопления. Возможен вариант способа отопления, при котором теплоноситель циркулирует в трубопроводах, не являющихся частью каркаса здания. Возможен вариант способа, при котором теплоноситель циркулирует в нескольких отдельных циркуляционных контурах (7), а также вариант способа, при котором каждый циркуляционный контур представляет собой петлю вдоль периметра здания.

Возможен вариант способа, при котором в качестве источника низкопотенциального тепла используют любой источник природного тепла и / или техногенные источники. При использовании грунта в качестве низкопотенциального источника тепла контур сбора тепла может содержать систему вертикальных скважин, или же размещенные в горизонтальных траншеях коллекторы из свернутых кольцами трубок, либо другим способом организованный теплосбор. При данном способе отопления целесообразно использовать высококачественную теплоизоляцию и рекуперацию тепла вентиляционного воздуха. Во многих случаях достаточно низкотемпературного режима отопления, при обеспечении теплозащиты здания в соответствии с современными строительными нормами. Возможен вариант способа, при котором система отопления здания выполнена с теплообменником, с образованием воздуховодов внутри каркаса здания для циркуляции нагретой воздушной среды, отапливающей помещения через стены, пол и потолок. Возможен вариант способа, при котором в качестве низкопотенциального источника тепла используют, помимо грунта, теплоту солнечного излучения, воспринимаемую солнечным коллектором и используемую для обогрева либо для аккумулирования теплоты в грунте, что предотвращает истощение теплового потока от грунта и исключает опасность его промерзания.

Возможен также вариант способа, при котором для поддержания необходимого уровня комфортной температуры внутри здания используют устройства для повышения температурного потенциала низкопотенциального источника тепла либо используют независимые источники высокотемпературного тепла.